Полосно-пропускающий фильтр

Изобретение относится к технике СВЧ и предназначено для использования в дециметровом и длинноволновой части сантиметрового диапазона длин волн. Фильтр содержит n секций, где n≥3, выполненных в виде полых металлических цилиндров с резьбами, расположенными на концах их внешних поверхностей и имеющими на противолежащих концах 1 противоположную направленность. Цилиндры соединены между собой и образуют внешний цилиндрический экран, запредельный в рабочей полосе частот фильтра. Фильтр содержит также (n-2) открытых дисковых диэлектрических резонаторов, каждый из которых установлен коаксиально в одном из цилиндров. Оконечные секции экрана выполнены с торцевыми стенками, в каждой из которых расположен элемент связи, соединенный с центральным проводником коаксиального разъема. Резьбовое соединение соседних цилиндров выполнено с помощью дополнительного полого металлического цилиндра, на внутренней поверхности которого расположены соответствующие резьбы. В стенках цилиндров выполнены продольные отверстия, параллельные их продольной оси. Центры продольных отверстий расположены диаметрально на поперечном сечении каждого цилиндра. В половине отверстий, например, со стороны концов с резьбами одинаковой направленности установлены металлические стержни, выступающие за плоскость поперечного сечения конца цилиндра. Техническим результатом является упрощение процесса настройки многозвенного фильтра. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к технике СВЧ и предназначено для использования преимущественно в дециметровом и длинноволновой части сантиметрового диапазона длин волн.

Известны полосно-пропускающие фильтры с планарным размещением открытых диэлектрических резонаторов (см. Диэлектрические резонаторы / под ред. профессора М.Е.Ильченко. - М.: Радио и связь, 1989, 328 с., с.250, рис 10.12), содержащие отрезок запредельного в рабочей полосе частот фильтра волновода, в котором на подставках из диэлектрика размещены открытые дисковые диэлектрические резонаторы с низшим видом колебаний.

Однако такие фильтры характеризуются более высокими потерями в полосе пропускания в сочетании с более узкими достижимыми полосами пропускания, более трудоемким процессом настройки требуемой частотной характеристики, чем полосно-пропускающие фильтры с соосным расположением открытых дисковых диэлектрических резонаторов.

Наиболее близкими к предлагаемому полосно-пропускающему фильтру являются фильтры (см. Диэлектрические резонаторы / под ред. профессора М.Е.Ильченко. - М.: Радио и связь, 1989, 328 с., с.246-253, рис.10.10), содержащие отрезок цилиндрического волновода, выполняющего функцию экрана запредельного в рабочей полосе частот фильтра, состоящего из n-полых цилиндрических секций по числу звеньев фильтра, которые выполнены с уступами по внешнему и внутреннему диаметрам на концах и которые частично входят одна в другую, и открытые дисковые диэлектрические резонаторы с низшим видом колебаний, число которых равно числу звеньев фильтра и каждый из которых установлен соосно в соответствующей полой цилиндрической секции и удерживается в ней с помощью диэлектрической втулки, а на каждом из концов экрана с помощью резьбовых соединений установлены оконечные полые цилиндрические металлические секции, каждая из которых на одном конце закорочена металлической торцевой стенкой, перпендикулярной продольной оси экрана, на которых для связи с подводящими линиями установлены элементы связи, выполненные в виде проводников подключенных к центральным проводникам коаксиальных разъемов, установленных на боковой цилиндрической поверхности оконечных полых металлических секций.

Настройка требуемой частотной характеристики таких полосно-пропускающих фильтров достигается за счет небольшого взаимного продольного перемещения соседних секций, формирующего требуемую связь между резонансными звеньями.

Однако такие полосно-пропускающие фильтры трудоемки в настройке, что особенно проявляется при создании многозвенных (три и более) фильтров и связано с тем, что изменение взаимного положения соседних звеньев, достигаемое в результате вращения одного из них относительно другого, приводит к вращению всей цепочки звеньев, а значит и необходимости вращения внешних разъемов фильтра, которые жестко фиксированы относительно выводов анализатора частотных характеристик.

Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение процесса настройки многозвенных полосно-пропускающих фильтров с соосно расположенными открытыми диэлектрическими резонаторами.

Достигается эта техническая задача тем, что известный полосно-пропускающий фильтр, содержащий n-секций, где n - число резонансных звеньев, выполненных в виде полых металлических цилиндров с резьбами, расположенными на концах, соединенных между собой и образующих внешний цилиндрический экран, диэлектрический держатель и (n-2) открытых дисковых диэлектрических резонаторов, расположенных коаксиально в полом металлическом цилиндре секции, оконечные секции экрана выполнены с металлическими торцевыми стенками, в каждой из оконечных секций внешнего цилиндрического экрана расположен элемент связи, например, петлевой, один из концов элемента связи соединен с центральным проводником коаксиального разъема, снабжен дополнительным полыми металлическими цилиндрами, на внутренних поверхностях которых выполнены резьбы, причем на противоположных концах они имеют противоположную направленность, и металлическими стержнями, резьбы полых металлических цилиндров расположены на их внешних поверхностях и имеют противоположную направленность на противоположных концах, соседние полые металлические цилиндры соединены с дополнительными полыми металлическими цилиндрами, образуя резьбовое соединение, стенки полых металлических цилиндров выполнены с продольными отверстиями, параллельными их продольной оси, центры продольных отверстий расположены диаметрально в поперечном сечении полого металлического цилиндра, в половине отверстий, например, со стороны концов с резьбами одинаковой направленности установлены металлические стержни, выступающие за плоскость поперечного сечения конца полого металлического цилиндра.

Кроме того, продольные отверстия полых металлических цилиндров могут образовывать пары продольных отверстий, лежащих в плоскостях пересекающихся под острым углом, а металлические стержни расположены в одной паре продольных отверстий и выступают на длину второго полого металлического цилиндра.

Сущность изобретения поясняется чертежом, не котором представлена конструкция полосно-пропускающего фильтра.

Полосно-пропускающий фильтр содержит n секций, где n целое число и выбрано n≥3, выполненных в виде полых металлических цилиндров 1 с резьбами 2 и 3, расположенными на концах на их вешних поверхностях и имеющими на противоположных концах этих цилиндров 1 противоположную направленность. Полые металлические цилиндры 1 соединены между собой и образуют внешний цилиндрический экран 4, (n-2) открытых дисковых диэлектрических резонаторов 5, каждый из которых с помощью диэлектрического держателя 6 установлен коаксиально в одном из полых металлических цилиндров 1, оконечные секции 7 экрана 4 выполнены с металлическими торцевыми стенками 8. В каждой из оконечных секций 7 экрана 4 расположен элемент связи 9, например петлевой, к одному из концов 10 элемента связи 9 присоединен центральный проводник 11 коаксиального разъема 12. Резьбовое соединение соседних полых металлических цилиндров выполнено с помощью дополнительного полого металлического цилиндра 13, на внутренней поверхности 14 которого расположены резьбы 15 и 16, причем на противоположных концах дополнительных полых металлических цилиндров 13 резьбы имеют противоположную направленность, т.е. левую и правую, в стенках полых металлических цилиндров 1 выполнены продольные отверстия 17, параллельные их продольной оси, центры продольных отверстий расположены диаметрально на поперечном сечении полого металлического цилиндра 1, в половине отверстий, например, со стороны концов с резьбами одинаковой направленности, например 2,3; 3,16; 2,15, установлены металлические стержни 18, выступающие за плоскость поперечного сечения конца полого металлического цилиндра 1.

Кроме того, металлические стержни 18, выступающие за плоскость поперечного сечения конца полого металлического цилиндра 1, могут быть выполнены выступающими за плоскость поперечного сечения конца полого металлического цилиндра 1 на длину второго полого металлического цилиндра 13.

Полосно-пропускающий фильтр работает следующим образом.

После подключения коаксиальных разъемов 12 в цепь с распространяющейся СВЧ волной элементы связи 9, установленные в оконечных секциях 7 экрана 4, обеспечивают ввод и вывод энергии в системе фильтр - линия передачи. Отдельные секции фильтра, выполненные в виде полых металлических цилиндров 1, соединенные между собой, образуют единый внешний металлический цилиндрический экран 4, запредельный в рабочей полосе частот фильтра, что исключает внеполосную передачу энергии между входом и выходом и обеспечивает связь открытых дисковых диэлектрических резонаторов 5 между собой.

Однако требуемая частотная характеристика фильтра обеспечивается только при определенных расстояниях между открытыми дисковыми диэлектрическими резонаторами 5 (соседними звеньями), причем эти расстояния изменяются в зависимости от положения резонаторов 5 относительно поперечной плоскости симметрии фильтра и при настройке фильтра корректируются относительно расчетных значений для компенсации технологического разброса параметров как самих резонаторов 5, так и диэлектрических держателей 6 и их положений внутри полых металлических цилиндров 1.

В фильтре изменение взаимного положения соседних звеньев достигается в результате вращения дополнительного полого металлического цилиндра 13, на внутренней поверхности 14 которого выполнены резьбы 15 и 16 противоположной направленности, по резьбам 2 и 3, расположенным на концах вешних поверхностей полых металлических цилиндров 1.

При этом наличие продольных отверстий 17 в стенках полых металлических цилиндров 1 и установленные в половине из них металлические стержни 18, выступающие за плоскость поперечного сечения конца полого металлического цилиндра 1, обеспечивают продольное перемещение звеньев фильтра без их вращения относительно внешних разъемов, жестко фиксированных относительно выводов анализатора частотных характеристик.

Это резко упрощает процесс настройки особенно в случае многозвенных (при n больших 5) фильтров.

Исследования показали, что для реализации устройства в простейшем случае достаточно в стенках полых металлических цилиндров 1 выполнить две пары продольных отверстий 17, центры которых расположены диаметрально и образуют центральный острый угол, т.е. меньший 90°, а металлические стержни 18 установить в одной паре продольных отверстий 17 и выполнить выступающими за плоскость поперечного сечения конца полого металлического цилиндра 1 на длину дополнительного полого металлического цилиндра 13.

Применение такой конструкции фильтра позволили успешно реализовать в короткие сроки полосно-пропускающие фильтры с числом резонансных звеньев от трех до девяти, обладающих высокими параметрами в диапазоне частот 4-6 ГГц.

1. Полосно-пропускающий фильтр, содержащий n секций, где n - целое число (n≥3) резонансных звеньев, выполненных в виде полых металлических цилиндров с резьбами, расположенными на концах, соединенных между собой и образующих внешний цилиндрический экран, диэлектрический держатель и (n-2) открытых дисковых диэлектрических резонаторов, расположенных коаксиально в полом металлическом цилиндре секции, оконечные секции экрана выполнены с металлическими торцевыми стенками, в каждой из оконечных секций внешнего цилиндрического экрана расположен элемент связи, например, петлевой, один из концов элемента связи соединен с центральным проводником коаксиального разъема, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными полыми металлическими цилиндрами, на внутренних поверхностях которых выполнены резьбы, причем на противоположных концах они имеют противоположную направленность, и металлическими стержнями, резьбы полых металлических цилиндров расположены на их внешних поверхностях и имеют противоположную направленность на противоположных концах, соседние полые металлические цилиндры соединены с дополнительными полыми металлическими цилиндрами, образуя резьбовое соединение, стенки полых металлических цилиндров выполнены с продольными отверстиями, параллельными их продольной оси, центры продольных отверстий расположены диаметрально в поперечном сечении полого металлического цилиндра, в половине отверстий, например, со стороны концов с резьбами одинаковой направленности, установлены металлические стержни, выступающие за плоскость поперечного сечения конца полого металлического цилиндра.

2. Полосно-пропускающий фильтр по п.1, отличающийся тем, что продольные отверстия полых металлических цилиндров образуют пары продольных отверстий, лежащих в плоскостях, пересекающихся под острым углом, а металлические стержни расположены в одной паре продольных отверстий и выступают на длину второго полого металлического цилиндра.